DE19632997A1 - Verwendung von Paralleloid-Holzstrands für die Herstellung von Komposit-Balken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Komposit-Balken, die als Holzwerkstoffprodukte nach Maßgabe der OSB-Technologie aus Holzstrands und Leim hergestellt worden sind. OSB steht für Oriented-Strand-Boards und bezeichnet eine neuere Entwicklung (vgl. Holz als Roh- und Werkstoff 45 (1987) S. 405-410. Der Begriff Komposit-Balken umfaßt im Rahmen der Erfindung auch Plattenbalken, d. h. balkendicke Platten, deren Biegeverhalten in der Theorie und in der Praxis dem von Balken entspricht, Flächenträgheitsmoment gleich dem der Platten.

Komposit-Balken sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Sie kommen jedoch in ihrem Verhalten den Balken nicht sehr nahe, die aus gewachsenem Holz geschnitten sind und auch als Vollholzbalken bezeichnet werden. Ein Kriterium für Balken, die aus gewachsenem Holz geschnitten sind, ist der sogenannte Quellwert. Der Quellwert ist z. B. definiert in Kollmann "Technologie des Holzes". Bei bekannten Komposit-Balken ist der Quellwert in beachtlichem Maße verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, Komposit-Balken zu schaffen, die einem maßlich ent­ sprechenden Balken aus gewachsenem Holz möglichst nahekommen und holznahe Quellwerte aufweisen. - Der Begriff "holznahe Quellwerte" wird weiter unten anhand der Fig. 6 erläutert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Paralleloid-Holzstrands, die eine Länge im Bereich von 100 bis 350 mm, eine Breite im Bereich von 5 bis 60 mm sowie eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 6 mm aufweisen und die, im Längsschnitt betrachtet, paralleloidbildende, keilförmig zulaufende Endbereiche mit komplementären Schräg­ flächen aufweisen,
für die Herstellung von Komposit-Balken durch Heißpressen von Matten oder Strängen aus den be­ leimten, in Längsrichtung der Komposit-Balken orientierten Paralleloid-Holzstrands zwischen be­ heizten Pressenplatten,
mit der Maßgabe, daß die Paralleloid-Holzstrands beim Profilspanen von Rundholz (Baumstämmen) mit Hilfe von Profilspanern aus den Restbereichen der einzelnen Rundhölzer erzeugt werden und mit der weiteren Maßgabe, daß die fertigen Komposit-Balken durch Einstellung des Leim/Holz-Verhältnisses bei der Heißpressung holznahe Quell­ werte im Bereich von 4 bis 8% aufweisen (gemessen nach USA-Norm ASTM-D 1037). Die Quellwerte sind insbes. mit den Radialquellwerten von Balken aus gewachsenem Holz zu vergleichen. - Der Begriff Paralleloid-Holzstrands wird verwendet, weil diese Strands die paralleloidbildenden keilförmig zulaufenden Endbereiche mit komplementären Schrägflächen aufweisen. Die Längsrichtung der Strands verläuft in Holzfaserrichtung. Die Paralleloid-Holzstrands sind in Längsrichtung des Komposit-Balkens im wesentlichen parallel zueinander sowie durch die keilförmigen Endbereiche praktisch stufenfrei geschuppt angeordnet, was auf Verformungen beruht, die beim Heißpressen auftreten. Paralleloid-Strands aus Restbereichen von Rundhölzern erweisen sich als besonders geeignet für die Herstellung von Komposit-Balken. Das gilt in bezug auf Verbund und lunkerfreie Verpressung. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verwendung mit der weiteren Maßgabe, daß die Restbereiche der Rundholzelemente vor dem Profilspanen mit Längsschnitten versehen wurden, die um die Breite der herzustellenden Paralleloid-Holzstrands von­ einander beabstandet sind und mit der weiteren Maßgabe, daß durch den Abstand der Spanmesser auf dem Spankopf oder auf den Spanköpfen der Profilspaner die Umlaufgeschwindigkeit der Spanköpfe sowie die Einschubgeschwindigkeit der Rundholzelemente in den Profilspaner, die Länge und die Dicke der Holzstrands bestimmt wurde. Wie bereits erwähnt sind die Paralleloid-Strands in den Komposit-Balken in Längsrichtung der Komposit-Balken im wesentlichen parallel zueinander und geschuppt aufeinanderliegend angeordnet. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die beleimten Holzspäne unmittelbar vor dem Heißpressen und/oder beim Heißpressen erwärmt. Je nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Paralleloid-Holzstrands, die nach der Lehre der Erfindung verwendet werden, lehrt die Erfindung, daß die beleimten Paralleloid-Holzstrands unmittelbar vor der Heißpressung mit einem klimatisierten Fluid aus Luft und Wasserdampf erweicht worden sind. Der Begriff klimatisiertes Fluid bezeichnet die Tatsache, daß Temperatur und Wasserdampfgehalt einstellbar sind. Die Erweichung kann aber auch dadurch durchgeführt werden, daß die Heißpressung als Dampfpreßverfahren durchgeführt wird. Erweichen meint, so einstellen, daß eine lunkerfreie Verpressung möglich ist.

Im Ergebnis und anders ausgedrückt ist Gegenstand der Erfindung ein Komposit-Balken aus beleimten Holzstrands, der als Holzwerkstoff-Produkt nach Maßgabe der OSB-Technologie hergestellt worden ist, mit den Merkmalen, daß die Holzstrands Paralleloid-Holzstrands sind, die eine Länge im Bereich von 100 bis 350 mm, eine Breite im Bereich von 5 bis 60 mm und eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 6 mm aufweisen sowie, im Längsschnitt betrachtet, Paralleloidbildende, keilförmig zulaufende Endbereiche mit komplementären Schräg­ flächen aufweisen, und daß die Paralleloid-Holzstrands in Längsrichtung des Komposit-Balkens im wesentlichen parallel zueinander sowie durch die keilförmigen Endbereiche stufenfrei geschuppt angeordnet sind, wobei das Leim/Holz-Verhältnis so eingestellt ist, daß der fertige Komposit-Balken holznahe Quellwerte aufweist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die Verwendung der Paralleloid-Holzstrands nicht nur die bei der Herstellung der Komposit-Balken nach Maßgabe der OSB-Technologie zuzusetzende Leimmenge reduziert werden kann, was sich auf die angestrebte Holznähe positiv aus­ wirkt, sondern auch eine kompakte Struktur der Komposit-Balken erreicht wird, die lunkerfrei ist, und zwar wegen des gerade in bezug auf die Lunkerfreiheit positiven strukturbildenden Einflusses der keilförmigen Endbereiche der Paralleloid-Holzstrands. Das gilt für alle Keilwinkel von spitzkeilförmig bis stumpfkeilförmig. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß bei der Herstellung der Komposit-Balken mit den Maschinen und Apparaten der OSB-Technologie problemlos gearbeitet werden kann. Allenfalls sind einige Adaptationen erforderlich, die unschwer durchzuführen sind. Insbesondere können die bewährten Beleimmaschinen und Streumaschinen oder OSB-Technologie eingesetzt werden, insbesondere solche, die eine Orientierung der Paralleloid-Strands mit hohem Orientierungsgrad bewirken. Vorzugsweise kann mit den bewährten Scheibenstreuköpfen gearbeitet werden (DE 25 35 461 A1). Es versteht sich, daß der Scheibenabstand und der Scheibendurchmesser der Geometrie der Paralleloid-Strands anzupassen ist, was durch einfache Ver­ suche geschehen und optimiert werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Paralleloid-Holzstrand,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht eines Komposit-Balkens, der aus Paralleloid-Holzstrands hergestellt worden ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 3 ausschnittsweise,

Fig. 5 in gegenüber der Fig. 4 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 4 und

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Begriffs "holznahe Quellwerte".

In den Fig. 1 und 2 erkennt man einen Paralleloid-Holzstrand 1, der eine Länge im Bereich von 100 bis 350 mm, eine Breite im Bereich von 5 bis 60 mm sowie eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 6 mm aufweisen mag. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß der dar­ gestellte Paralleloid-Holzstrand 1 paralleloidbildende keil­ förmig zulaufende Endbereiche 2 mit komplementären Schräg­ flächen 3 aufweist. Komplementär heißen die Schrägflächen 3, weil sie mehr oder weniger parallel zueinander verlaufen.

Die Fig. 3 bis 5 erläutern den Aufbau eines unter Verwendung von Paralleloid-Holzstrands 1 hergestellten Komposit-Balkens 4. Die Herstellung erfolgte durch Heißpressen von Matten oder Strängen aus den beleimten, in Längsrichtung der Komposit-Balken 4 orientierten Paralleloid-Holzstrands 1. Der Preßvorgang wird im allgemeinen zwischen Pressenplatten durchgeführt. Die Paralleloid-Holzstrands 1 können durch Abwandlung einer Vorrichtung, wie sie in der DE 21 58 912 A1 beschrieben ist, leicht hergestellt werden. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung entsprechend der DE 195 04 030.9 A1. Aus den Fig. 3 und 4 entnimmt man, daß die Paralleloid-Holz­ strands 1 in Längsrichtung der Komposit-Balken 4 im wesent­ lichen parallel zueinander und geschuppt aufeinanderliegend angeordnet sind. Die Fig. 5 läßt erkennen, daß die Struktur der Komposit-Balken 4 stufenförmige Ausformungen nicht aufweist. Die Endbereiche 2 der Paralleloid-Holzstrands 1 haben sich beim Heißpressen so verformt, daß sich eine stufenfreie und lunkerfreie Struktur ausbildet, obwohl der Leimanteil sehr gering ist. Insoweit wird auf den Pfeil 5 verwiesen. Im Ergebnis erhält man durch die erfindungsgemäße Verwendung Komposit-Balken 4, die insbesondere in bezug auf ihre Quellwerte sehr holzähnlich sind.

Die Quellwerte eines Balkens, der für den Einsatz im Holzbau bestimmt ist, sind als wichtige Qualitätsparameter anzusehen (vgl. Kollmann "Holzspanwerkstoffe", Springer Verlag, 1966, Abschnitt 6.3.2.2.). Das gilt für Balken für aus gewachsenem Holz und für solche aus Holzspanwerkstoffen. Die Quellwerte hängen von der Holzart ab und sind eine Funktion der Feuchtigkeit, die das Holz bzw. der Holzspanwerkstoff aufweisen. Bei Spanplatten aus Kiefer liegen die Quellwerte um einen differenzierenden Faktor von 2 bis 4 über den Quellwerten von gewachsener Kiefer, und zwar im Feuchtigkeitsbereich von etwa 3% bis 20%. Holznahe Quellwerte der nach der Lehre der Erfindung hergestellten Komposit-Balken liegen in der Nähe der Quellwerte von geometrisch gleichen Balken aus gewachsenem Holz. Bei Kiefern liegt der differenzierende Faktor für diese Komposit-Balken, der oben mit 2 bis 4 angegeben wurde, z. B. aber nicht beschränkend im Bereich von 1,5. Das wird anhand einer Zeichnung erläutert.

Die Fig. 6 zeigt ein Quellwert-Diagramm aus Kollmann l.c., S. 545, Bild 6.9. Auf der Abszissenachse ist die Feuchtigkeit in Prozent angegeben, auf der Ordinatenachse die Dickenquellung in Prozent. Die dick ausgezogene obere Kurve entspricht dem Quellwert von Spanplatten. Die strichpunktierten Geraden geben die Quellwerte von ge­ wachsener Kiefer an. Der schraffierte Bereich kennzeichnet die holzähnlichen Quellwerte der erfindungsgemäßen Komposit-Balken aus Kiefernspänen. Für andere Holzarten gelten ähnliche Diagramme und Zusammenhänge.

Claims (7)

1. Verwendung von Paralleloid-Holzstrands, die eine Länge im Bereich von 100 bis 350 mm, eine Breite im Bereich von 5 bis 60 mm sowie eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 6 mm aufweisen und die, im Längsschnitt betrachtet, paralleloidbildende, keilförmig zulaufende Endbereiche mit komplementären Schrägflächen aufweisen,
für die Erzeugung von Komposit-Balken durch Heiß­ pressen von Matten oder Strängen aus den beleimten, in Längsrichtung der Komposit-Balken orientierten Paralleloid-Holzstrands zwischen be­ heizten Pressenplatten,
mit der Maßgabe, daß die Paralleloid-Holzstrands beim Profilspanen von Rundholz (Baumstämmen) mit Hilfe von Profilspanern aus den Restbereichen der einzelnen Rundhölzer erzeugt werden und mit der weiteren Maßgabe, daß die fertigen Komposit-Balken durch Einstellung des Leim/Holz-Verhältnisses bei der Heißpressung holznahe Quellwerte im Bereich von 4 bis 8% aufweisen (gemessen nach USA-Norm ASTM-D 1037).

2. Verwendung nach Anspruch 1 mit der weiteren Maßgabe, daß die Restbereiche der Rundholzelemente vor dem Profilspanen mit Längsschnitten versehen werden, die um die Breite der herzustellenden Holzstrands voneinander beabstandet sind, und mit der weiteren Maßgabe, daß durch den Abstand der Spanmesser auf dem Spankopf oder auf den Spanköpfen der Profilspaner, durch die Umlaufgeschwindigkeit der Spanköpfe sowie die Einschubgeschwindigkeit der Rundholzelemente in den Profilspaner die Länge und die Dicke der Holzstrands bestimmt wird.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit der weiteren Maßgabe, daß die Paralleloidstrands in Längs­ richtung der Komposit-Balken im wesentlichen parallel zueinander und geschuppt aufeinanderliegend angeordnet sind.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der weiteren Maßgabe, daß die beleimten Paralleloid-Holzstrands unmittelbar vor der Heißpressung und/oder während der Heißpressung erweicht worden sind.

5. Verwendung nach Anspruch 4 mit der weiteren Maßgabe, daß die beleimten Paralleloid-Holzstrands unmittelbar vor der Heißpressung mit einem klimatisierten Fluid aus Luft und Wasserdampf erweicht werden.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 oder 5 mit der weiteren Maßgabe, daß die beleimten Holzspäne einem Dampf­ preßverfahren unterworfen und dadurch erweicht werden.

7. Komposit-Balken, die nach Maßgabe der Verwendungsan­ sprüche 1 bis 6 hergestellt worden sind.